CN109437861A - 一种无机远红外8~14μm吸收材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO330‑40％、ZnO 25‑35％、H3BO35‑10％、SiO215‑25％和Al2O35％。本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料，原料成本较低，并且加工工艺简单，原料均为无毒无污染材料；本发明得到的材料为无机材料，绝缘不导电，使用过程中不会造成我方电子设备短路等故障；本发明得到的材料在8～14μm波长范围内具有很宽的吸收带，吸收峰多达7个，吸收效果优异，是一种有效的红外遮蔽材料。本发明还提供了所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，该制备方法工艺简单、成本较低、可规模化生产。

Description

一种无机远红外8～14μm吸收材料及其制备方法
技术领域
本发明属于红外吸收材料技术领域，具体涉及一种在远红外8～14μm范围内具有强烈吸收效果的无机远红外8～14μm吸收材料及其制备方法。
背景技术
红外线是介于可见光和微波之间，波长在0.75～1000μm范围内的电磁辐射波。由于地球大气层的存在，太阳光中红外线在传输过程中，不同波长的红外福射都会有一定程度的衰减，一般把大气衰减较少的波长区域叫做大气窗口，大气窗口可分为三个波段，分别是短波波段窗口(1～2.5μm)、中波波段窗口(3～5μm)、长波波段窗口8～14μm。
红外吸收材料是指对红外光区特定频段有较强选择性红外吸收作用的功能材料。红外吸收材料可以是单一材料，也可以是多种材料构成的复合材料。将多种材料通过物理方法复合形成的复合红外吸收材料具有比单一材料更好的红外吸收性能。然而，通过化学方法将多种红外吸收材料组合形成的红外吸收材料因材料间的相互作用，使材料在包含单一材料性能外还具有更加强的红外吸收效果。此外，采用化学法制备优异红外吸收性能的新型材料是未来发展的重要方向。
随着地对空和空对空红外成像及多模制导武器的发展，各国必将竞相研究对抗这些先进武器的对抗措施。例如直升机上装有发烟装置，可布长为数千米宽为几十米的烟幕，实施主动干扰，这样不仅在战术上迷惑敌人，而且也使机群受到保护，为机群转移创造有利条件。例如美国研制并装备了M259型2.75in的用于飞机防护的抗红外烟幕弹，该弹采用火箭发射，在距飞机32m处形成遮蔽3～5μm和8～14μm的红外烟幕，持续时间为5min，宽度达数公里。
固体类红外吸收材料包含：(1)金属粉类，例如铝粉、铜粉。(2)有机、无机粉末，例如高岭土、石墨、滑石粉、柠檬酸钠、亚硫酸氨、碳氟化合物等。(3)表面涂有金属的空心球红外吸收材料。有机化合物具有有毒性和腐蚀性，易对人员造成伤害并对设备造成严重的腐蚀，同时也会引起环境污染，而金属及其合金易造成导电设备短路，从而限制了其作为选择性红外吸收材料的应用。滑石粉等无机粉末具有良好的红外吸收性能，且不会对设备造成腐蚀和干扰，然而因材料粒径不可控，给材料设计带来困难，无法按照需求调整红外吸收波段。因此，发展绿色环保、粒径可控、高效费比且对设备无损的新型材料是以后的红外吸收材料发展方向。
目前对于红外线短波波段窗口(1～2.5μm)和中波波段窗口(3～5μm)红外吸收的研究较多。张永刚等(张永刚,顾溢,朱诚,郝国强,李爱珍,刘天东.短波红外InGaAs/InP光伏探测器系列的研制[J].红外与毫米波学报,2006,25(1):6-9.)研究InGaAs/lnP材料对于1.9μm、2.2μm、2.5μm等短波窗口红外线的吸收，结果表明该材料能高速响应，对短波窗口红外具有良好的吸收作用。王小宇等(王小宇.纳米氧化镁的制备及其红外吸收性能研究[D].东北大学,2009.)研究了纳米氧化镁，结果表明该材料对中波波段3～5μm具有良好的红外吸收。然而，长波波段窗口(8～14μm)目前硏究较少。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够在远红外大气窗口具有强吸收效果的无机远红外8～14μm吸收材料，同时还提供了一种工艺简单、成本较低、可规模化生产的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料，其中，由如下质量百分比的原料制成：
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料，其中，由如下质量百分比的原料制成：CaCO335％、ZnO 30％、H3BO310％、SiO220％和Al2O35％。
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在90-100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中再加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体。
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，其中，步骤(3)中所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，其中，步骤(3)中去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1。
与现有技术相比，本发明有益效果：
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料，采用的原材料成本较低，并且加工工艺简单，在经济层面为大规模生产提供保障；采用的原材料均为无毒无污染材料，在环境保护层面，为生产提供保障；本发明通过原料组分及其用量的科学配比，吸收效果较好，原料组分配比不同，对吸收峰的峰位及吸收峰数量会有影响，原料配比不在上述质量百分比范围内的原料配比，吸收情况较差，吸收峰的数量较少，其中，硼酸能促进相关红外吸收峰的产生；本发明得到的材料为无机材料，绝缘不导电，使用过程中不会造成我方电子设备短路等故障；本发明得到的材料在8～14μm波长范围内具有很宽的吸收带，吸收峰多达7个，吸收效果优异，是一种有效的红外遮蔽材料，能够有效消减目标的红外辐射强度，降低目标被红外探测器发现的概率；耐候性强，可耐高温，可采用专门的发烟车进行喷洒释放。
本发明所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，工艺简单、成本较低、容易实现规模化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图；
图2为本发明实施例2所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图；
图3为本发明实施例3所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图；
图4为本发明实施例4所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图；
图5为本发明实施例5所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图。
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO335％、ZnO 25％、H3BO310％、SiO225％和Al2O35％。
本实施例所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；去离子水与所述原料的质量比为2：1；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中再加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体，去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1，所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
采用傅立叶变换红外光谱仪对本发明所述的红外吸收粉体粒进行分析，图1为本实施例所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图，可知，该粉体在714～1250cm-1波数(8～14μm)范围内吸收带较宽，明显的吸收峰数量为6个，峰的位置分别为714cm-1、852cm-1、916cm-1、985cm-1、1028cm-1和1225cm-1。
实施例2
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO335％、ZnO 30％、H3BO310％、SiO220％和Al2O35％。
本实施例所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；去离子水与所述原料的质量比为2：1；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体，去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1，所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
图2为本实施例所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图，可知，该粉体在714～1250cm-1波数(8～14μm)范围内吸收带较宽，明显的吸收峰数量为7个，峰的位置分别为721cm-1、845cm-1、872cm-1、910cm-1、980cm-1、1014cm-1和1153cm-1。
实施例3
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO335％、ZnO 35％、H3BO310％、SiO215％和Al2O35％。
本实施例所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；去离子水与所述原料的质量比为2：1；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中再加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体，去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1，所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
图3为本实施例所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图，可知，该粉体在714～1250cm-1波数(8～14μm)范围内吸收带较宽，明显的吸收峰数量为6个，峰的位置分别为841cm-1、912cm-1、982cm-1、1020cm-1、1159cm-1和1225cm-1。
实施例4
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO340％、ZnO 25％、H3BO3 10％、SiO2 20％和Al2O3 5％。
本实施例所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；去离子水与所述原料的质量比为2：1；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中再加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体，去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1，所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
图4为本实施例所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图，可知，该粉体在714～1250cm-1波数(8～14μm)范围内吸收带较宽，明显的吸收峰数量为6个，峰的位置分别为723cm-1、835cm-1、910cm-1、980cm-1、1024cm-1和1165cm-1。
实施例5
一种无机远红外8～14μm吸收材料，由如下质量百分比的原料制成：CaCO340％、ZnO 35％、H3BO3 5％、SiO2 15％和Al2O3 5％。
本实施例所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；去离子水与所述原料的质量比为2：1；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆在100℃条件下烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中再加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体，去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1，所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
图5为本实施例所制备的无机远红外8～14μm吸收材料的红外光谱图，可知，该粉体在714～1250cm-1波数(8～14μm)范围内吸收带较宽，明显的吸收峰数量为6个，峰的位置分别为717cm-1、843cm-1、914cm-1、980cm-1、1022cm-1和1228cm-1。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无机远红外8～14μm吸收材料，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的无机远红外8～14μm吸收材料，其中，由如下质量百分比的原料制成：
3.根据权利要求1或2所述的无机远红外8～14μm吸收材料，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：CaCO335％、ZnO 30％、H3BO310％、SiO220％和Al2O35％。
4.权利要求1-3任意一项所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配比准备原料，将原料各组分倒入球磨罐中，加入去离子水球磨，得到浆料；
(2)将步骤(1)中得到的所述料浆烘干后制得粉体，再将所述粉体进行煅烧，得到煅烧粉；煅烧温度为1270℃，保温时间2h；
(3)在步骤(2)中所述煅烧粉中加入去离子水球磨，烘干，即得到所需的红外吸收粉体。
5.根据权利要求4所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，其特征在于：所述红外吸收粉体粒径为D50：3～5μm。
6.根据权利要求4或5所述的无机远红外8～14μm吸收材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中去离子水与所述煅烧粉的质量比为2：1。
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